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袋式除塵設(shè)備用表面過(guò)濾材料凈化性能的模擬與實(shí)驗(yàn)研究

更新時(shí)間:2013-11-26  |  點(diǎn)擊率:1185

過(guò)濾凈化是環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域存在的較為重要的問(wèn)題,對(duì)粉塵進(jìn)行過(guò)濾凈化存在著過(guò)濾介質(zhì)隨捕集粉塵的沉積,過(guò)濾介質(zhì)壓力損失及能耗隨過(guò)濾時(shí)間劇烈增加,過(guò)濾介質(zhì)需經(jīng)常清灰及更換等問(wèn)題,提高粉塵捕集效率、優(yōu)化過(guò)濾運(yùn)行過(guò)程、降低過(guò)濾運(yùn)行成本,減少能耗,研發(fā)、低阻、易清灰的新型過(guò)濾介質(zhì)是多年來(lái)眾多學(xué)者及科研工作者的追求目標(biāo)。為此,我們研究重點(diǎn)為減少工業(yè)粉塵過(guò)濾壓力損失及優(yōu)化選擇過(guò)濾材料等問(wèn)題。主要研究?jī)?nèi)容及研究結(jié)果包括:
(1)考慮了粉塵顆粒在過(guò)濾介質(zhì)中的沉積,根據(jù)質(zhì)量守恒定律,建立了粉塵濃度在纖維過(guò)濾介質(zhì)分布的數(shù)學(xué)模型,分別在單纖維捕集系數(shù)固定不變及隨粉塵沉積質(zhì)量變化兩種情況下,對(duì)粉塵濃度分布數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了理論求解,得出了非穩(wěn)態(tài)捕集效率的理論計(jì)算公式,傳統(tǒng)過(guò)濾理論捕集效率計(jì)算公式為本模型理論的特例,通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究分析,證明了本數(shù)學(xué)模型的兩種理論求解結(jié)果,雖然在形式上有所不同,但計(jì)算結(jié)果基本一致。
 (2)通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)過(guò)濾效率理論計(jì)算公式中各影響因素進(jìn)行分析計(jì)算,獲得大量的數(shù)據(jù),并對(duì)其進(jìn)行回歸統(tǒng)計(jì)分析,得出了捕集效率計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)?zāi)P停员阌陬A(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)過(guò)濾介質(zhì)的捕集效率,為計(jì)算多分散粉塵顆粒捕集總效率,提供了計(jì)算方法及途徑。
 (3)建立非穩(wěn)態(tài)壓力損失的機(jī)理及經(jīng)驗(yàn)?zāi)P?,通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)纖維濾料的性能測(cè)試研究,對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證,為國(guó)產(chǎn)濾料應(yīng)用于粉塵控制,積累了研究數(shù)據(jù)及資料。
(4)在假設(shè)條件下,開(kāi)發(fā)可視化粉塵顆粒物在纖維濾料中沉積的計(jì)算機(jī)仿真模擬程序,模擬粉塵沉積及過(guò)濾過(guò)程,研究濾料及粉塵顆粒物特性與過(guò)濾性能之間的相互關(guān)系,對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,取得必要的修正及參數(shù),便可利用計(jì)算機(jī)模擬研究替代實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)濾介質(zhì)的優(yōu)化選擇及設(shè)計(jì)。
(5)通過(guò)建立的計(jì)算機(jī)隨機(jī)沉積模型,采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量的計(jì)算,研究不同粒徑的顆粒物沉積與不同纖維直徑及間距的互相關(guān)系等問(wèn)題,為濾料結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)創(chuàng)立條件,為開(kāi)發(fā)新型濾料提供理論依據(jù)。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬分析,得出了粉塵粒徑、纖維直徑及過(guò)濾介質(zhì)填充率與捕集效率和壓力損失的相關(guān)關(guān)系,提出梯度濾料具有較好的過(guò)濾特性的濾料設(shè)計(jì)思想。
(6)對(duì)計(jì)算機(jī)模擬形成的粉塵層,引入分形理論,研究單分散和多分散粉塵顆粒群的幾何特征,用分形維數(shù)這一簡(jiǎn)單的數(shù)值,表征復(fù)雜的粉塵顆粒物沉積群的形態(tài),研究粉塵層的孔隙率與其粒徑及分形維數(shù)的關(guān)系,探討粉塵分維數(shù)在粉塵控制技術(shù)中應(yīng)用的可行性及應(yīng)用途經(jīng)。
 (7)將新的濾料設(shè)計(jì)思想應(yīng)用于新型濾料研發(fā)中,研制出具有、低阻及易清灰特性的梯度濾料,其壓力損失低于覆膜濾料。并將其應(yīng)用于電廠過(guò)濾除塵系統(tǒng)中,解決了過(guò)濾運(yùn)行中能耗過(guò)大的問(wèn)題,為袋式過(guò)濾除塵器應(yīng)用于電廠除塵中積累了經(jīng)驗(yàn)。

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